экипажная часть локомотива

Формула изобретения

1. Экипажная часть локомотива, содержащая кузов, тележки с колесными парами, тяговыми электродвигателями, рамами, опирающимися на буксы колесных пар через пружины и состоящими из продольных боковин и поперечных балок, опоры кузова и устройства связи кузова с рамами тележек, отличающаяся тем, что каждое устройство связи кузова с рамой тележки выполнено в виде двух шкворней, расположенных за габаритами тележки и консольно закрепленных на кузове, двух расположенных горизонтально продольных тяг, шарнирно-рычажного механизма, содержащего два двуплечих рычага, каждый из которых установлен на соответствующем шкворне с возможностью поворота вокруг его вертикальной оси, причем продольными плечами двуплечие рычаги шарнирно связаны между собой при помощи поперечной тяги, а поперечными плечами с продольными тягами, которые соединены с концевыми частями соответствующих боковин, с обеих сторон каждой тележки в горизонтальной плоскости выше уровня продольных тяг установлены гидроцилиндры, имеющие поршневые и штоковые полости, и связанные с кузовом и рамой тележки, причем шкворни, шарнирно-рычажный механизм и гидроцилиндры, одноименные полости которых соединены между собой трубопроводами, расположены симметрично относительно продольной оси локомотива, связи продольных тяг с боковинами и с двуплечими рычагами, а также гидроцилиндров с кузовом и рамой тележки выполнены при помощи сферических шарниров.

2. Экипажная часть по п.1, отличающаяся тем, что продольные тяги расположены на уровне центра масс обрессоренной части тележки.

3. Экипажная часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пальцы сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами, расположены вертикально.

4. Экипажная часть по п.3, отличающаяся тем, что полости сферических шарниров закрыты резиновыми уплотнениями, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции экипажной части локомотива.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является экипажная часть локомотива, имеющая кузов, тележки с колесными парами, тяговыми электродвигателями, рамами, опирающимися на буксы колесных пар через пружины и состоящими из продольных боковин и поперечных балок, опоры кузова и устройства связи кузова с рамами тележек. Устройство продольной связи кузова с рамой тележки выполнено в виде одной наклонной тяги, расположенной в продольной плоскости, проходящей через середину тележки, шарнирно связанной с кронштейнами, установленными на кузове и на концевой поперечной балке рамы тележки, и имеющей упругие элементы (патент РФ № 2320508 C1, МПК B61F 5/22, опубл. 27.03.2008).

Конструкция экипажной части с такой продольной связью кузова с рамой тележки недостаточно надежна и требует для страховки еще и шкворневого устройства, не работающего в штатном режиме, из-за наклонного расположения тяги, что связано с высокими паразитными динамическими нагрузками, возникающими при колебаниях кузова и тележки. Наличие шкворня в габаритах тележки не позволяет реализовать высокую осевую мощность в тележке с приемлемыми габаритными размерами и базой. Кроме того, такая конструкция требует больших по размеру и весу поперечных балок рамы тележки, способных воспринимать эти нагрузки, что влечет увеличение габаритов тележки и ее массы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности, осевой мощности, уменьшение базы и массы тележек экипажной части локомотива при достижении высокого коэффициента использования сцепного веса локомотива.

Технический результат достигается тем, что в экипажной части локомотива, содержащей кузов, тележки с колесными парами, тяговыми электродвигателями, рамами, опирающимися на буксы колесных пар через пружины и состоящими из продольных боковин и поперечных балок, опоры кузова, устройства связи кузова с рамами тележек, каждое устройство связи кузова с рамой тележки выполнено в виде двух шкворней, расположенных за габаритами тележки и консольно закрепленных на кузове, двух расположенных горизонтально продольных тяг, шарнирно-рычажного механизма, содержащего два двуплечих рычага, каждый из которых установлен на соответствующем шкворне с возможностью поворота вокруг его вертикальной оси, причем продольными плечами двуплечие рычаги шарнирно связаны между собой при помощи поперечной тяги, а поперечными плечами - с продольными тягами, которые соединены с концевыми частями соответствующих боковин. С обеих сторон каждой тележки в горизонтальной плоскости выше уровня продольных тяг установлены гидроцилиндры, имеющие поршневые и штоковые полости и связанные с кузовом и рамой тележки. Шкворни, шарнирно-рычажный механизм и гидроцилиндры, одноименные полости которых соединены между собой трубопроводами, расположены симметрично относительно продольной оси локомотива, связи продольных тяг с боковинами и с двуплечими рычагами, а также гидроцилиндров с кузовом и рамой тележки выполнены при помощи сферических шарниров.

Кроме того, продольные тяги расположены на уровне центра масс обрессоренной части тележки.

Пальцы сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами, расположены вертикально.

Полости сферических шарниров закрыты резиновыми уплотнениями, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой.

На фиг.1 представлен общий вид тележки в трехосном исполнении предлагаемой экипажной части локомотива; на фиг.2 - вид сверху тележки на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на тележку при прохождении локомотивом кривых участков пути; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.1.

Экипажная часть (фиг.1) содержит кузов 1, который через опоры кузова 2 опирается на тележки 3. Каждая тележка включает раму 4, которая опирается на буксы 5 колесных пар 6 с тяговыми электродвигателями 7 через пружины 8. Рама (фиг.2) состоит из продольных боковин 9 и 10 и поперечных балок 11, 12, 13, 14. Связь кузова с тележкой выполнена при помощи двух продольных тяг 15 и 16, расположенных горизонтально на уровне центра масс обрессоренной части тележки и связанных при помощи сферических шарниров 17, установленных на пальцах 18, с концевыми частями боковин 9 и 10 (фиг.4), а при помощи сферических шарниров 19, установленных на пальцах 20, с двуплечими рычагами 21 и 22 шарнирно-рычажного механизма, вынесенного за габариты тележки (фиг.5). Пальцы сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами, расположены вертикально. Двуплечие рычаги имеют продольные Д и поперечные Е плечи и установлены на шкворнях 23 и 24. Шкворни расположены за габаритами тележки и консольно закреплены на кузове 1. Рычаги имеют возможность поворачиваться только вокруг вертикальной оси своего шкворня. Между собой рычаги 21 и 22 продольными плечами Д шарнирно связаны при помощи поперечной тяги 25, а поперечными плечами Е - с продольными тягами 15 и 16. Кроме того, в горизонтальной плоскости выше уровня продольных тяг 15 и 16 между кузовом 1 и рамой тележки 4 с обеих сторон тележки установлены гидроцилиндры 26 и 27. Проушиной 28 корпуса гидроцилиндра через кронштейн 29 каждый гидроцилиндр связан с кузовом 1, а проушиной 30 штока 31 гидроцилиндра через кронштейн 32 с рамой тележки 4. В проушинах 28 и 30 установлены сферические шарниры (на фигурах не показаны). Каждый гидроцилиндр имеет две полости: поршневую 33 и штоковую 34 (фиг.6). Поршневые полости обоих гидроцилиндров одной тележки через отверстия 35 и трубопровод связаны между собой. Штоковые полости обоих гидроцилиндров одной тележки через отверстия 36 и другой трубопровод также связаны между собой. Поршневые полости 33 гидроцилиндров передней тележки сообщены трубопроводом со штоковыми полостями 34 задней тележки, а штоковые полости 34 гидроцилиндров передней тележки - с поршневыми полостями 33 гидроцилиндров задней тележки. Поршневые 33 и штоковые 34 полости гидроцилиндров передней и задней тележек сообщены трубопроводами с гидравлической установкой, расположенной в кузове локомотива (на фигурах не показана).

Шкворни, шарнирно-рычажный механизм и гидроцилиндры расположены симметрично относительно продольной оси локомотива. Полости сферических шарниров закрыты резиновыми уплотнениями 37, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой (фиг.4).

Экипажная часть работает следующим образом. При движении локомотива на выбеге по прямой происходят некоторые вертикальные и поперечные, а также небольшие угловые перемещения тележек относительно кузова. Конструкция устройства продольной связи каждой тележки с кузовом позволяет практически беспрепятственно совершать все эти виды перемещений, связывая тележку с кузовом только в продольном направлении, обеспечивая передачу сил тяги и торможения между кузовом и тележкой.

Угловые перемещения тележки относительно кузова при движении по прямым и особенно по кривым участкам пути обеспечиваются за счет поворота двуплечих рычагов 21 и 22 шарнирно-рычажного механизма вокруг вертикальной оси шкворней 23 и 24 (см. фиг.3). Причем при повороте двуплечего рычага 21 относительно шкворня 23 на угол точно на такой же угол поворачивается двуплечий рычаг 22 относительно шкворня 24 за счет шарнирной связи между ними при помощи поперечной тяги 25.

При движении локомотива в тяговом режиме по стрелке Ж (фиг.1) для уравновешивания опрокидывающего момента, действующего на раму тележки от силы тяги, гидравлическая установка подает в поршневые полости 33 гидроцилиндров 26 и 27 под давлением рабочую жидкость. Величина этого давления зависит от силы тяги, развиваемой локомотивом. Гидравлическая установка постоянно следит за силой тяги, развиваемой локомотивом, и поддерживает в гидроцилиндрах давление, соответствующее тяговому режиму локомотива: чем больше сила тяги, тем большее давление поддерживается в поршневых полостях 33 гидроцилиндров. При этом штоковые полости 34 гидроцилиндров 26 и 27 через гидравлическую установку сообщены с ее сливным баком и давление в них равно нулю. Диаметр гидроцилиндров и величина давления подобраны таким образом, чтобы полностью уравновесить опрокидывающий момент, действующий на раму первой по ходу тележки при движении локомотива в любом тяговом режиме.

При движении локомотива на выбеге все полости всех гидроцилиндров сообщены со сливным баком гидравлической установки и рабочая жидкость может свободно перетекать из бака в гидроцилиндры и обратно.

При движении локомотива по кривой в тяговом режиме штоки гидроцилиндров, установленных с разных сторон одной тележки, перемещаются в разных направлениях, при этом рабочая жидкость в одноименных полостях гидроцилиндров перетекает из одного гидроцилиндра в другой. Небольшие колебания суммарного объема жидкости в одноименных полостях гидроцилиндров компенсируются гидравлической установкой, которая то восполняет, то поглощает эти колебания объема жидкости, поддерживая давление рабочей жидкости на необходимом уровне.

При движении локомотива в противоположном направлении опрокидывающий момент от силы тяги действует в другую сторону, поэтому жидкость под давлением подается в штоковые полости 34 гидроцилиндров 26 и 27.

Для уменьшения динамических нагрузок, действующих в устройстве продольной связи кузова с тележкой, продольные тяги 15 и 16 расположены горизонтально на уровне центра масс обрессоренной части тележки.

Для обеспечения необходимых углов поворота внутренней обоймы шарнира 19 относительно наружной (продольной тяги относительно двуплечего рычага), при проходе экипажем кривых малого радиуса, пальцы 20 сферических шарниров, связывающих продольные тяги с двуплечими рычагами шарнирно-рычажного механизма, расположены вертикально.

Для уменьшения износа и повышения ресурса сферических шарниров их полости закрыты резиновыми уплотнениями 37, имеющими в сечении S-образную форму, и заполнены смазкой.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создать экипажную часть локомотива с надежными тележками приемлемых габаритов, базы и массы, с тяговыми электродвигателями большой мощности и реализовать высокий коэффициент использования сцепного веса локомотива.